Плотные соединения , также известные как окклюзионные соединения или zonulae occludentes (единичные, zonula occludens ), представляют собой мультибелковые соединительные комплексы , общая функция которых заключается в предотвращении утечки транспортируемых растворенных веществ и воды и закрытии параклеточного пути . Плотные контакты могут также служить в качестве путей утечки, образуя селективные каналы для небольших катионов, анионов или воды. Плотные соединения присутствуют в основном у позвоночных (за исключением оболочников [1] ). Соответствующие соединения, которые встречаются у беспозвоночных, представляют собой перегородочные соединения .
Плотные контакты | |
---|---|
Подробности | |
Идентификаторы | |
латинский | junctio occludens |
MeSH | D019108 |
TH | H1.00.01.1.02007 |
FMA | 67397 |
Анатомическая терминология [ редактировать в Викиданных ] |
Состав
Плотные соединения состоят из разветвленной сети герметизирующих нитей, каждая из которых действует независимо от других. Следовательно, эффективность соединения в предотвращении прохождения ионов возрастает экспоненциально с увеличением количества нитей. Каждая цепь образована из ряда трансмембранных белков, встроенных в обе плазматические мембраны, при этом внеклеточные домены напрямую соединяются друг с другом. Есть по крайней мере 40 различных белков, составляющих плотные контакты. [2] Эти белки состоят как из трансмембранных, так и из цитоплазматических белков. Три основных трансмембранных белка - это окклюдин , клаудин и белки соединительной молекулы адгезии ( JAM ). Они связываются с различными белками периферической мембраны, такими как ZO-1, расположенными на внутриклеточной стороне плазматической мембраны, которые прикрепляют нити к актиновому компоненту цитоскелета . [3] Таким образом, цитоскелеты соседних клеток соединяются плотными контактами.
Трансмембранные белки:
- Окклюдин был первым идентифицированным интегральным мембранным белком. Его молекулярная масса составляет ~ 60 кДа. Он состоит из четырех трансмембранных доменов, причем как N-конец, так и C-конец белка являются внутриклеточными. Он образует две внеклеточные петли и одну внутриклеточную петлю. Эти петли помогают регулировать межклеточную проницаемость. [4] Окклюдин также играет ключевую роль в клеточной структуре и барьерной функции. [5]
- Клаудины были открыты после окклюдина и представляют собой семейство из 24 различных белков млекопитающих. [6] Они имеют молекулярную массу ~ 20 кДа. Они имеют структуру, аналогичную структуре окклюдина, в том, что они имеют четыре трансмембранных домена и аналогичную петлевую структуру. Считается, что они являются основой плотных контактов и играют важную роль в способности плотных контактов герметизировать околеклеточное пространство. [7] Различные клаудины встречаются в разных частях человеческого тела.
- Соединительные молекулы адгезии ( JAM ) являются частью суперсемейства иммуноглобулинов. Они имеют молекулярную массу ~ 40 кДа. Их структура отличается от других интегральных мембранных белков тем, что они имеют только один трансмембранный домен вместо четырех. Он помогает регулировать функцию параклеточного пути плотных контактов, а также помогает поддерживать полярность клеток. [8]
- Ангулины были обнаружены в 2011 году путем визуального скрининга белков, которые локализуются в плотных контактах трехклеточных клеток . [9] Существует три члена ангулинов: ангулин-1 / LSR, ангулин-2 / ILDR1 и ангулин-3 / ILDR2. Подобно JAM, ангулины представляют собой одинарные трансмембранные белки. Все ангулины имеют один иммуноглобулиноподобный домен во внеклеточной области и один PDZ-связывающий мотив на карбокси-конце. Они отвечают за создание плотных контактов трехклеточных клеток и регулируют параклеточную барьерную функцию. [10]
Функции
Они выполняют жизненно важные функции: [11]
- Они скрепляют клетки.
- Барьерная функция, которую можно подразделить на защитные барьеры и функциональные барьеры, служащие таким целям, как транспортировка материалов и поддержание осмотического баланса:
- Плотные соединения помогают поддерживать полярность клеток, предотвращая латеральную диффузию интегральных мембранных белков между апикальной и латеральной / базальной поверхностями, обеспечивая выполнение специализированных функций каждой поверхности (например, рецептор-опосредованный эндоцитоз на апикальной поверхности и экзоцитоз на базолатеральной поверхности). поверхность) для сохранения. Это направлено на сохранение трансцеллюлярного транспорта.
- Плотные соединения препятствуют прохождению молекул и ионов через пространство между плазматическими мембранами соседних клеток, поэтому материалы должны фактически проникать в клетки (путем диффузии или активного транспорта ), чтобы пройти через ткань. Исследование с использованием методов замораживания-разрушения в электронной микроскопии идеально подходит для выявления латеральной протяженности плотных контактов в клеточных мембранах и было полезно для демонстрации того, как образуются плотные контакты. [12] Ограниченный внутриклеточный путь, обеспечиваемый барьерной системой плотного соединения, позволяет точно контролировать, какие вещества могут проходить через конкретную ткань. (Плотные соединения играют эту роль в поддержании гематоэнцефалического барьера .) В настоящее время все еще неясно, является ли контроль активным или пассивным и как эти пути формируются. В одном исследовании парацеллюлярного транспорта через плотное соединение в проксимальных канальцах почек предлагается модель двойного пути: большие разрывы щелей, образованные нечастыми разрывами в комплексе TJ и многочисленными маленькими круглыми порами. [13]
В физиологии человека существует два основных типа эпителия, использующих различные типы барьерного механизма. Эпидермальные структуры, такие как кожа, образуют барьер из многих слоев ороговевших плоскоклеточных клеток. С другой стороны, внутренний эпителий чаще полагается на плотные контакты для выполнения своей барьерной функции. Этот вид барьера в основном состоит из одного или двух слоев клеток. Долгое время оставалось неясным, играют ли плотные межклеточные соединения какую-либо роль в барьерной функции кожи и подобного внешнего эпителия, но недавние исследования показывают, что это действительно так. [14]
Классификация
Эпителии классифицируются как «плотные» или «дырявые», в зависимости от способности плотных соединений предотвращать движение воды и растворенных веществ : [15]
- Плотный эпителий имеет плотные соединения, которые предотвращают большинство перемещений между клетками. Примеры включают в плотной эпителии дистального извитых каналец , то собирающий проток из нефрона в почках , и желчные протоки разделяющихся через печень ткань. Другими примерами являются гематоэнцефалический барьер и гематоэнцефалический барьер.
- Протекающий эпителий не имеет этих плотных контактов или имеет менее сложные плотные соединения. Например, плотное соединение в проксимальном канальце почки, очень дырявый эпителий, имеет только два-три соединительных тяжа, и эти тяжи нечасто демонстрируют большие разрывы щелей.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Банерджи, Свати; Sousa, Aurea D .; Бхат, Манзур А. (2006). «Организация и функция септатных соединений: эволюционная перспектива». Биохимия и биофизика клетки . 46 (1): 65–78. DOI : 10.1385 / CBB: 46: 1: 65 . ISSN 1085-9195 . PMID 16943624 . S2CID 3119021 .
- ^ Италли, Кристина М. Ван; Андерсон, Джеймс М. (1 августа 2009 г.). «Физиология и функция плотного соединения» . Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 1 (2): a002584. DOI : 10.1101 / cshperspect.a002584 . ISSN 1943-0264 . PMC 2742087 . PMID 20066090 .
- ^ Андерсон, JM; Ван Италли, CM (август 2009 г.). «Физиология и функция плотного соединения» . Cold Spring Harb Perspect Biol . 1 (2): a002584. DOI : 10.1101 / cshperspect.a002584 . PMC 2742087 . PMID 20066090 .
- ^ Вольбург, Хартвиг; Липпольдт, Андреа; Ebnet, Клаус (2006), "Трудное Junctions и гематоэнцефалический барьер", Tight Junctions , Springer США, стр 175-195,. Дои : 10.1007 / 0-387-36673-3_13 , ISBN 9780387332017
- ^ Лю, Вэй-Е; Ван, Чжи-Бинь; Чжан Ли-Чао; Вэй, Синь; Ли, Линг (2012-06-12). «Плотное соединение в гематоэнцефалическом барьере: обзор структуры, регуляции и регулирующих веществ» . ЦНС неврологии и терапии . 18 (8): 609–615. DOI : 10.1111 / j.1755-5949.2012.00340.x . ISSN 1755-5930 . PMC 6493516 . PMID 22686334 .
- ^ Schneeberger, Eveline E .; Линч, Роберт Д. (июнь 2004 г.). «Узкая развязка: многофункциональный комплекс» (PDF) . Американский журнал физиологии. Клеточная физиология . 286 (6): C1213 – C1228. DOI : 10,1152 / ajpcell.00558.2003 . ISSN 0363-6143 . PMID 15151915 . S2CID 1725292 . Архивировано из оригинального (PDF) 22 февраля 2019 года.
- ^ Mitic, Laura L .; Ван Италли, Кристина М .; Андерсон, Джеймс М. (август 2000 г.). "Молекулярная физиология и патофизиология плотных соединений I. Структура и функция плотных соединений: уроки мутантных животных и белков" (PDF) . Американский журнал физиологии. Физиология желудочно-кишечного тракта и печени . 279 (2): G250 – G254. DOI : 10,1152 / ajpgi.2000.279.2.g250 . ISSN 0193-1857 . PMID 10915631 . S2CID 32634345 . Архивировано из оригинального (PDF) на 2019-03-09.
- ^ Луиссин, Анни-Клод; Артус, Седрик; Ледяной, Фабьен; Ганешамурти, Каятири; Couraud, Пьер-Оливье (2012-11-09). «Плотные соединения на гематоэнцефалическом барьере: физиологическая архитектура и нарушение регуляции, связанное с заболеванием» . Жидкости и барьеры ЦНС . 9 (1): 23. DOI : 10,1186 / 2045-8118-9-23 . ISSN 2045-8118 . PMC 3542074 . PMID 23140302 .
- ^ Масуда, Саюри; Ода, Юкако; Сасаки, Хироюки; Икеноути, Юничи; Хигаси, Томохито; Акаши, Масая; Ниси, Эйитиро; Фурус, Микио (2011-02-15). «LSR определяет углы клеток для образования трехклеточных плотных контактов в эпителиальных клетках» . Журнал клеточной науки . 124 (Часть 4): 548–555. DOI : 10,1242 / jcs.072058 . PMID 21245199 .
- ^ Хигаси, Томохито; Миллер, Энн (2017-07-15). «Трехклеточные соединения: как построить соединения в самых сложных точках эпителиальных клеток» . Молекулярная биология клетки . 28 (15): 2023–2034. DOI : 10,1091 / mbc.E16-10-0697 . ISSN 1939-4586 . PMC 5509417 . PMID 28705832 .
- ^ Кафедра биологии. «Герметичные соединения (и другие сотовые соединения)» . Дэвидсон-колледж . Проверено 12 января 2015 .
- ^ Chalcroft, JP; Булливант, S (1970). «Интерпретация клеточной мембраны печени и структуры соединения, основанная на наблюдении реплик замораживания-перелома с обеих сторон перелома» . Журнал клеточной биологии . 47 (1): 49–60. DOI : 10,1083 / jcb.47.1.49 . PMC 2108397 . PMID 4935338 .
- ^ Guo, P; Вайнштейн, AM; Weinbaum, S (август 2003 г.). «Ультраструктурная модель двойного пути для плотного соединения эпителия проксимальных канальцев крысы» (PDF) . Американский журнал физиологии. Почечная физиология . 285 (2): F241–57. DOI : 10,1152 / ajprenal.00331.2002 . PMID 12670832 . S2CID 22824832 . Архивировано из оригинального (PDF) 22 февраля 2019 года.
- ^ Киршнер, Нина; Бранднер, Дж. М. (июнь 2012 г.). «Барьеры и многое другое: функции белков плотного контакта в коже». Летопись Нью-Йоркской академии наук . 1257 (1): 158–166. Bibcode : 2012NYASA1257..158K . DOI : 10.1111 / j.1749-6632.2012.06554.x . PMID 22671602 . S2CID 6933491 .
- ^ Кафедра биологии. «Герметичные соединения и другие сотовые связи» . Дэвидсон-колледж . Проверено 20 сентября 2013 .
Внешние ссылки
- Обзор узкого перекрестка на Zonapse.Net
- Окклюдин в центре внимания на Zonapse.Net
- Tight + Ссылки на медицинские предметные рубрики Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)
- Изображение гистологии: 20502loa - Система обучения гистологии в Бостонском университете